История электрического освещения

Чуть оно уменьшается  или увеличивается, разряд пропадает. Между тем во время разряда  угли выгорают, так что зазор между  ними всё время растёт. И чтобы  применить угли в электрической  дуговой лампе, требовалось использовать специальный механизм-регулятор, который  бы постоянно, с определённой скоростью  подвигал выгорающие стержни навстречу  друг другу. Тогда дуга не погаснет. Регулятор был очень сложный, действовал с помощью трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался, но он еще раз убедил Павла Николаевича, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало ясно: нужно упрощать регулятор.

Дуговой разряд в виде так  называемой электрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русским учёным профессором  физики Военно-медико-хирургической  академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает  в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической  дугой: «Если на стеклянную плитку или  на скамеечку со стеклянными ножками  будут положены два или три  древесных угля... и если металлическими изолированными направлятелями...сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещен быть может... ».

В 1810 году то же открытие сделал английский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей.

Справедливости ради надо сказать, что попытки использования  дуговых ламп предпринимались в  России и до Яблочкова. Свои дуговые  лампы с регуляторами разработали  русские изобретатели Шпаковский и Чиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Красной площади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный свет электрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этими изобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном — были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого.

Совместно с опытным электротехником  Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерской усовершенствованием  аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещению большой площади  огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создать электромагнит  оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты, поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первое изобретение.

Наряду с опытами по усовершенствованию электромагнитов  и дуговых ламп Яблочков и Глухов большое значение придавали электролизу  растворов поваренной соли. Во время  одного из многочисленных опытов по электролизу  поваренной соли параллельно расположённые угли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в эти минуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы... без регулятора.

В октябре 1875 года Яблочков отправляется за границу и везет с собой  изобретенную им динамо-машину. Осенью 1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже в мастерских физических приборов Бреге. В докладе, прочитанном 17 ноября 1876 года на заседании Французского физического общества, Яблочков сообщал:

“Я придумал новую лампу, или электрическую свечу, в высшей степени простой конструкции. Вместо того чтобы помещать угли друг против друга, я их размещаю рядом и разделяю посредством изолирующего вещества. Оба верхних конца углей свободны”. Свеча Яблочкова состояла из двух стержней, изготовленных из плотного роторного угля, расположенных параллельно  и разделенных гипсовой пластинкой.

Последняя служила и для скрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дуге образовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверху обгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углей всегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой.

Простота устройства свечи, удобство обращения с нею были просто поразительны, особенно по сравнению  со сложными регуляторами. Это и  обеспечило свече громкий успех  и быстрое распространение. 23 марта  Павел Николаевич взял на нее французский  патент за № 112024, содержащий краткое  описание свечи в ее первоначальных формах и изображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам в истории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русский свет» (так называли изобретение  Яблочкова) засиял на улицах, площадях, в помещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, - писал Яблочков,- электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).

15 апреля 1876 года в Лондоне  открывалась выставка физических  приборов. На ней показывала свою  продукцию и французская фирма  Бреге. Своим представителем на  выставку Бреге направил Яблочкова, который участвовал на выставке и самостоятельно, экспонировав на ней свою свечу. В один из весенних дней изумленный Лондон ахнул, когда изобретатель провел публичную демонстрацию своего детища. На невысоких металлических столбах (постаментах) Яблочков поставил четыре своих свечи, обернутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от друга.

К светильникам подвел по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом  рукоятки ток был включен в  сеть, и тотчас обширное помещение  залил очень яркий, чуть голубоватый  электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг.

Так Лондон стал местом первого  публичного показа нового источника  света и первого триумфа русского инженера.

В годы пребывания во Франции  Павел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованием  электрической свечи, но и над  решением других практических задач. Только за первые полтора года – с марта 1876 по октябрь 1877 – он подарил человечеству ряд других выдающихся изобретений  и открытий. П.Н. Яблочков сконструировал первый генератор переменного тока, первым применил переменных ток для  промышленных целей, создал трансформатор  переменного тока (30 ноября 1876 года, дата получения патента, считается  датой рождения первого трансформатора) и впервые использовал статистические конденсаторы в цепи переменного  тока. Открытия и изобретения русского инженера, обессмертившие его имя, позволили  Яблочкову первому в мире создать  систему дробления света, основанную на применении переменного тока, трансформаторов  и конденсаторов.

В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова  была проведена 11 октября 1878 года, то есть незадолго до приезда изобретателя на Родину. В этот день были освещена казармы Кронштадтского учебного экипажа, площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Опыты  прошли успешно. Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, свечи Яблочкова (8 шаров) впервые осветили в Петербурге Большой театр. Когда "внезапно зажгли электрический свет, - писало "Новое  время" в номере от 6 декабря, - по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли  свою естественность, как при дневном  свете. Эффект был поразительный".

Вскоре после приезда  изобретателя в Петербург была учреждена  акционерная компания "Товарищество электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов  П.Н. Яблочков-изобретатель и Ко". Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургским заводом общества, зажглись в Петербурге, Москве и Подмосковье, в Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Таллин), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске и других городах России.

И все же электрическое  освещение в России такого широкого распространения, как за границей, не получило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая  много средств и внимания, техническая  отсталость России, инертность, а подчас и предвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную  компанию с привлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался все  время. Немаловажную роль (в который  раз) сыграла и неопытность в  финансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич часто отлучался по делам в  Париж, а в правлении, как писал  В.Н. Чиколев в "Воспоминаниях старого электрика", "недобросовестные администраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнями тысяч, благо они давались легко!" Изобретатель был сильно разочарован. Умей он, как Эдисон, пускать свои изобретения в промышленный оборот с расчетом использовать средства для продолжения экспериментов, мир, вероятно, получил бы от П.Н. Яблочкова немало и других полезных изобретений.

1 августа 1881 года в Париже  открылась Международная электротехническая  выставка, которая показала, что  свеча Яблочкова, его система  освещения, сыгравшие великую  роль в электротехнике, начали  терять свое значение. У свечи  появился сильный конкурент в  лице лампы накаливания, которая  могла гореть 800-1000 часов без замены. Ее можно было много раз  зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее  свечи.

Яблочков переключился целиком  на создание мощного и экономичного химического источника тока. Проводя  эксперименты с хлором, Павел Николаевич сжег себе слизистую оболочку легких и с тех пор стал задыхаться. В ряде схем химических источников тока Яблочков впервые предложил  для разделения катодного и анодного пространства деревянные сепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли  широкое применение в конструкциях свинцовых аккумуляторов.

Возвращение «свечи Яблочкова»

Никто из производителей автомобилей  сейчас уже не применяет в качестве головного освещения вакуумные  лампы накаливания. Прослужив человечеству несколько десятилетий, они заняли почетное место в технических  музеях и лишь изредка встречаются  в магазинах запчастей.

На смену пришли галогенные лампы накаливания. Применение галогенов  позволило значительно увеличить  срок службы нити накаливания и, вследствие этого, изготавливать лампы большей  мощности. До сих пор в подавляющем  большинстве выпускаемых автомобилей  для головного света применяются  галогенные лампы накаливания.

Но прогресс не стоит на месте, история делает новый виток  и вот уже Вольтова дуга укрощена и, заключенная в стеклянную колбу, свеча Яблочкова вновь привлечена к работе.

Разумеется, электроды, их положение, материалы уже очень далеки от своих предшественников начала XX века, но принцип остался тем же - электрическая  дуга в качестве источника света. Принципиально новая газоразрядная  лампа представляет собой колбу  малого объема из кварцевого стекла с  двумя электродами, заполненную  хлоридами некоторых металлов и  ксеноном (отсюда и название - ксеноновый свет).